Лекция 7. Волновые алгоритмы - определения_ свойства. Кольцевой алгоритм. Древесный алгоритм. Алгоритм эха

ÐàñïðåäåëåííûåàëãîðèòìûËÅÊÒÎÐ: Â.À. ÇàõàðîâËåêöèÿ 6.Âîëíîâûå àëãîðèòìû: îïðåäåëåíèÿ,îñíîâíûå ñâîéñòâà, îáëàñòü ïðèìåíåíèÿ.Äðåâåñíûé àëãîðèòì.Àëãîðèòì ýõà.Çà÷åì íóæíû âîëíîâûå àëãîðèòìûÏðè ïðîåêòèðîâàíèè ðàñïðåäåëåííûõ àëãîðèòìîâ äëÿ ðàçíûõïðèëîæåíèé íåêîòîðûå îáùèå ïðîáëåìû, êîòîðûå íóæíî óìåòüðåøàòü êàê ïðîìåæóòî÷íûå çàäà÷è.

Ê íèì îòíîñÿòñÿIøèðîêîâåùàòåëüíîå ðàñïðîñòðàíåíèå èíôîðìàöèÿ(íàïðèìåð, ñîîáùåíèÿ î íà÷àëå èëè çàâåðøåíèèâû÷èñëåíèÿ),Ióñòàíîâëåíèå ãëîáàëüíîé ñèíõðîíèçàöèè ìåæäóïðîöåññàìè,Içàïóñê âûïîëíåíèÿ íåêîòîðîãî äåéñòâèÿ â êàæäîìïðîöåññå,Iâû÷èñëåíèå ôóíêöèè ïðè óñëîâèè, ÷òî êàæäûé èçïðîöåññîâ ñîäåðæèò òîëüêî ÷àñòü âõîäíûõ äàííûõ,Iè ìíîãèå äðóãèå.Ýòè çàäà÷è ìîæíî ðåøàòü ïóòåì îáìåíà ñîîáùåíèÿìè ñîãëàñíîíåêîòîðîé ïðåäïèñàííîé ñõåìå, êîòîðàÿ çàâèñèò îò òîïîëîãèèñåòè è ïîçâîëÿåò çàäåéñòâîâàòü âñå ïðîöåññû.Ñîãëàøåíèå î ñåòåâîé ìîäåëèÄàëåå â ýòîé ãëàâå ìû áóäåì ïîëàãàòü, ÷òî ñåòüIèìååò ôèêñèðîâàííóþ òîïîëîãèþ (íèêàêèõ èçìåíåíèéòîïîëîãèè íå ïðîèñõîäèò);Ñîãëàøåíèå î ñåòåâîé ìîäåëèÄàëåå â ýòîé ãëàâå ìû áóäåì ïîëàãàòü, ÷òî ñåòüIèìååò ôèêñèðîâàííóþ òîïîëîãèþ (íèêàêèõ èçìåíåíèéòîïîëîãèè íå ïðîèñõîäèò);Iÿâëÿåòñÿ íåîðèåíòèðîâàííîé (ïî êàæäîìó êàíàëóñîîáùåíèÿ ìîãóò ïåðåäàâàòüñÿ â îáîèõ íàïðàâëåíèÿõ);Ñîãëàøåíèå î ñåòåâîé ìîäåëèÄàëåå â ýòîé ãëàâå ìû áóäåì ïîëàãàòü, ÷òî ñåòüIèìååò ôèêñèðîâàííóþ òîïîëîãèþ (íèêàêèõ èçìåíåíèéòîïîëîãèè íå ïðîèñõîäèò);Iÿâëÿåòñÿ íåîðèåíòèðîâàííîé (ïî êàæäîìó êàíàëóñîîáùåíèÿ ìîãóò ïåðåäàâàòüñÿ â îáîèõ íàïðàâëåíèÿõ);Iÿâëÿåòñÿ ñâÿçíîé (ìåæäó ëþáûìè äâóìÿ ïðîöåññàìèïðîëåãàåò ïóòü),Ñîãëàøåíèå î ñåòåâîé ìîäåëèÄàëåå â ýòîé ãëàâå ìû áóäåì ïîëàãàòü, ÷òî ñåòüIèìååò ôèêñèðîâàííóþ òîïîëîãèþ (íèêàêèõ èçìåíåíèéòîïîëîãèè íå ïðîèñõîäèò);Iÿâëÿåòñÿ íåîðèåíòèðîâàííîé (ïî êàæäîìó êàíàëóñîîáùåíèÿ ìîãóò ïåðåäàâàòüñÿ â îáîèõ íàïðàâëåíèÿõ);Iÿâëÿåòñÿ ñâÿçíîé (ìåæäó ëþáûìè äâóìÿ ïðîöåññàìèïðîëåãàåò ïóòü),Iÿâëÿåòñÿ àñèíõðîííîé,Ñîãëàøåíèå î ñåòåâîé ìîäåëèÄàëåå â ýòîé ãëàâå ìû áóäåì ïîëàãàòü, ÷òî ñåòüIèìååò ôèêñèðîâàííóþ òîïîëîãèþ (íèêàêèõ èçìåíåíèéòîïîëîãèè íå ïðîèñõîäèò);Iÿâëÿåòñÿ íåîðèåíòèðîâàííîé (ïî êàæäîìó êàíàëóñîîáùåíèÿ ìîãóò ïåðåäàâàòüñÿ â îáîèõ íàïðàâëåíèÿõ);Iÿâëÿåòñÿ ñâÿçíîé (ìåæäó ëþáûìè äâóìÿ ïðîöåññàìèïðîëåãàåò ïóòü),Iÿâëÿåòñÿ àñèíõðîííîé,Iíå èìååò äîñòóïà ê ïîêàçàíèÿì âåùåñòâåííûõ ÷àñîâãëîáàëüíîãî âðåìåíè.Îáîçíà÷åíèÿIP ìíîæåñòâî âñåõ ïðîöåññîâ ñèñòåìû;Îáîçíà÷åíèÿIP ìíîæåñòâî âñåõ ïðîöåññîâ ñèñòåìû;IE ìíîæåñòâî âñåõ êàíàëîâ ñèñòåìû;Îáîçíà÷åíèÿIP ìíîæåñòâî âñåõ ïðîöåññîâ ñèñòåìû;IE ìíîæåñòâî âñåõ êàíàëîâ ñèñòåìû;IC âû÷èñëåíèå ñèñòåìû;Îáîçíà÷åíèÿIP ìíîæåñòâî âñåõ ïðîöåññîâ ñèñòåìû;IE ìíîæåñòâî âñåõ êàíàëîâ ñèñòåìû;IC âû÷èñëåíèå ñèñòåìû;I îòíîøåíèå ïðè÷èííî-ñëåäñòâåííîãî ïðåäøåñòâîâàíèÿ;Îáîçíà÷åíèÿIP ìíîæåñòâî âñåõ ïðîöåññîâ ñèñòåìû;IE ìíîæåñòâî âñåõ êàíàëîâ ñèñòåìû;IC âû÷èñëåíèå ñèñòåìû;I îòíîøåíèå ïðè÷èííî-ñëåäñòâåííîãî ïðåäøåñòâîâàíèÿ;ICp ìíîæåñòâî ñîáûòèé ïðîöåññà p â âû÷èñëåíèè C ;Îáîçíà÷åíèÿIP ìíîæåñòâî âñåõ ïðîöåññîâ ñèñòåìû;IE ìíîæåñòâî âñåõ êàíàëîâ ñèñòåìû;IC âû÷èñëåíèå ñèñòåìû;I îòíîøåíèå ïðè÷èííî-ñëåäñòâåííîãî ïðåäøåñòâîâàíèÿ;ICp ìíîæåñòâî ñîáûòèé ïðîöåññà p â âû÷èñëåíèè C ;I|C | êîëè÷åñòâî ñîáûòèé â âû÷èñëåíèè C .Îáîçíà÷åíèÿIP ìíîæåñòâî âñåõ ïðîöåññîâ ñèñòåìû;IE ìíîæåñòâî âñåõ êàíàëîâ ñèñòåìû;IC âû÷èñëåíèå ñèñòåìû;I îòíîøåíèå ïðè÷èííî-ñëåäñòâåííîãî ïðåäøåñòâîâàíèÿ;ICp ìíîæåñòâî ñîáûòèé ïðîöåññà p â âû÷èñëåíèè C ;I|C | êîëè÷åñòâî ñîáûòèé â âû÷èñëåíèè C .Ïðåäïîëàãàåòñÿ, ÷òî ñóùåñòâóþò âíóòðåííèå ñîáûòèÿñïåöèàëüíîãî òèïà, êîòîðûå íàçûâàþòñÿ ñîáûòèÿìè ðåøåíèÿ ;òàêèå ñîáûòèÿ ïðîñòî ïðåäñòàâëåíû îïåðàòîðîì decide .Îáîçíà÷åíèÿIP ìíîæåñòâî âñåõ ïðîöåññîâ ñèñòåìû;IE ìíîæåñòâî âñåõ êàíàëîâ ñèñòåìû;IC âû÷èñëåíèå ñèñòåìû;I îòíîøåíèå ïðè÷èííî-ñëåäñòâåííîãî ïðåäøåñòâîâàíèÿ;ICp ìíîæåñòâî ñîáûòèé ïðîöåññà p â âû÷èñëåíèè C ;I|C | êîëè÷åñòâî ñîáûòèé â âû÷èñëåíèè C .Ïðåäïîëàãàåòñÿ, ÷òî ñóùåñòâóþò âíóòðåííèå ñîáûòèÿñïåöèàëüíîãî òèïà, êîòîðûå íàçûâàþòñÿ ñîáûòèÿìè ðåøåíèÿ ;òàêèå ñîáûòèÿ ïðîñòî ïðåäñòàâëåíû îïåðàòîðîì decide . âîëíîâîì àëãîðèòìå ïðîâîäèòñÿ îáìåí êîíå÷íûì ÷èñëîìñîîáùåíèé, à çàòåì ïðèíèìàåòñÿ ðåøåíèå, êîòîðîå äîëæíîèìåòü ïðè÷èííî-ñëåäñòâåííóþ çàâèñèìîñòü õîòÿ áû îò îäíîãîñîáûòèÿ â êàæäîì èç ïðîöåññîâ ñèñòåìû.Îïðåäåëåíèå âîëíîâîãî àëãîðèòìàÂîëíîâûì àëãîðèòìîì íàçûâàåòñÿ ðàñïðåäåëåííûé àëãîðèòì,êîòîðûé óäîâëåòâîðÿåò ñëåäóþùèì òðåì òðåáîâàíèÿì.Îïðåäåëåíèå âîëíîâîãî àëãîðèòìàÂîëíîâûì àëãîðèòìîì íàçûâàåòñÿ ðàñïðåäåëåííûé àëãîðèòì,êîòîðûé óäîâëåòâîðÿåò ñëåäóþùèì òðåì òðåáîâàíèÿì.1.

Çàâåðøåíèå. Êàæäîå âû÷èñëåíèå êîíå÷íî:∀C : |C | < ∞.Îïðåäåëåíèå âîëíîâîãî àëãîðèòìàÂîëíîâûì àëãîðèòìîì íàçûâàåòñÿ ðàñïðåäåëåííûé àëãîðèòì,êîòîðûé óäîâëåòâîðÿåò ñëåäóþùèì òðåì òðåáîâàíèÿì.1. Çàâåðøåíèå. Êàæäîå âû÷èñëåíèå êîíå÷íî:∀C : |C | < ∞.2. Ðåøåíèå. Êàæäîå âû÷èñëåíèå ñîäåðæèò õîòÿ áû îäíîñîáûòèå ðåøåíèÿ:∀C : ∃e ∈ C : e ÿâëÿåòñÿ ñîáûòèåì ðåøåíèÿ.Îïðåäåëåíèå âîëíîâîãî àëãîðèòìàÂîëíîâûì àëãîðèòìîì íàçûâàåòñÿ ðàñïðåäåëåííûé àëãîðèòì,êîòîðûé óäîâëåòâîðÿåò ñëåäóþùèì òðåì òðåáîâàíèÿì.1. Çàâåðøåíèå. Êàæäîå âû÷èñëåíèå êîíå÷íî:∀C : |C | < ∞.2. Ðåøåíèå. Êàæäîå âû÷èñëåíèå ñîäåðæèò õîòÿ áû îäíîñîáûòèå ðåøåíèÿ:∀C : ∃e ∈ C : e ÿâëÿåòñÿ ñîáûòèåì ðåøåíèÿ.3. Çàâèñèìîñòü.  ëþáîì âû÷èñëåíèè âñÿêîìó ñîáûòèþðåøåíèÿ ïðåäøåñòâóåò â ïðè÷èííî-ñëåäñòâåííîìîòíîøåíèè õîòÿ áû îäíî ñîáûòèå â êàæäîì èç ïðîöåññîâ:∀C : ∀e ∈ C : (e ñîáûòèå ðåøåíèÿ ⇒ ∀q ∈ C : ∃f ∈ Cq : f e).Îïðåäåëåíèå âîëíîâîãî àëãîðèòìàÂû÷èñëåíèå âîëíîâîãî àëãîðèòìà íàçûâàåòñÿ âîëíîé .Ïðè âûïîëíåíèè âîëíîâîãî àëãîðèòìà ïðîâîäèòñÿ ðàçëè÷èåïðîöåññàìè:1.

èíèöèàòîðû (èëè èíà÷å, ñòàðòîâûå ïðîöåññû ) çàïóñêàþòâûïîëíåíèå ñâîåãî ëîêàëüíîãî àëãîðèòìàñàìîïðîèçâîëüíî, ò. å. àëãîðèòì çàïóñêàåòñÿ ïîíåêîòîðîìó óñëîâèþ âíóòðè ïðîöåññà.2. íåèíèöèàòîðû (èëè èíà÷å, ïîñëåäîâàòåëè ) âîâëåêàþòñÿ âðàñïðåäåëåííûé àëãîðèòì, òîëüêî êîãäà ïî õîäóâû÷èñëåíèÿ ïîñòóïàåò ñîîáùåíèå, êîòîðîå çàïóñêàåòâûïîëíåíèå àëãîðèòìà ïðîöåññà.Òàêèì îáðàçîì, ïåðâîå ñîáûòèå èíèöèàòîðà ýòî âíóòðåííååñîáûòèå èëè îòïðàâëåíèå ñîîáùåíèÿ, à ïåðâîå ñîáûòèåíåèíèöèàòîðà ýòî ñîáûòèå ïðèåìà ñîîáùåíèÿ.Îïðåäåëåíèå âîëíîâîãî àëãîðèòìàÏàðàìåòðû âîëíîâûõ àëãîðèòìîâ.1. Öåíòðàëèçàöèÿ . Àëãîðèòì íàçûâàåòñÿ öåíòðàëèçîâàííûì ,åñëè ó êàæäîãî âû÷èñëåíèÿ åñòü â òî÷íîñòè îäèíèíèöèàòîð, è äåöåíòðàëèçîâàííûì , åñëè àëãîðèòì ìîæåòáûòü çàïóùåí ñïîíòàííî íåêîòîðûì ïðîèçâîëüíûìïîäìíîæåñòâîì ïðîöåññîâ.Îïðåäåëåíèå âîëíîâîãî àëãîðèòìàÏàðàìåòðû âîëíîâûõ àëãîðèòìîâ.1.

Öåíòðàëèçàöèÿ . Àëãîðèòì íàçûâàåòñÿ öåíòðàëèçîâàííûì ,åñëè ó êàæäîãî âû÷èñëåíèÿ åñòü â òî÷íîñòè îäèíèíèöèàòîð, è äåöåíòðàëèçîâàííûì , åñëè àëãîðèòì ìîæåòáûòü çàïóùåí ñïîíòàííî íåêîòîðûì ïðîèçâîëüíûìïîäìíîæåñòâîì ïðîöåññîâ.2. Òîïîëîãèÿ . Àëãîðèòì ìîæåò áûòü ñïðîåêòèðîâàí âðàñ÷åòå íà ñïåöèàëüíóþ òîïîëîãèþ, íàïîäîáèå êîëüöà,äåðåâà, êëèêè è ò.ï.Îïðåäåëåíèå âîëíîâîãî àëãîðèòìàÏàðàìåòðû âîëíîâûõ àëãîðèòìîâ.1. Öåíòðàëèçàöèÿ . Àëãîðèòì íàçûâàåòñÿ öåíòðàëèçîâàííûì ,åñëè ó êàæäîãî âû÷èñëåíèÿ åñòü â òî÷íîñòè îäèíèíèöèàòîð, è äåöåíòðàëèçîâàííûì , åñëè àëãîðèòì ìîæåòáûòü çàïóùåí ñïîíòàííî íåêîòîðûì ïðîèçâîëüíûìïîäìíîæåñòâîì ïðîöåññîâ.2.

Òîïîëîãèÿ . Àëãîðèòì ìîæåò áûòü ñïðîåêòèðîâàí âðàñ÷åòå íà ñïåöèàëüíóþ òîïîëîãèþ, íàïîäîáèå êîëüöà,äåðåâà, êëèêè è ò.ï.3. Ïåðâîíà÷àëüíûå ñâåäåíèÿ . Êàæäûé ïðîöåññ ìîæåò çíàòüñâîå ñîáñòâåííîå óíèêàëüíîå èìÿ èëè èìåíà ñâîèõ ñîñåäåé;Îïðåäåëåíèå âîëíîâîãî àëãîðèòìàÏàðàìåòðû âîëíîâûõ àëãîðèòìîâ.1. Öåíòðàëèçàöèÿ .

Àëãîðèòì íàçûâàåòñÿ öåíòðàëèçîâàííûì ,åñëè ó êàæäîãî âû÷èñëåíèÿ åñòü â òî÷íîñòè îäèíèíèöèàòîð, è äåöåíòðàëèçîâàííûì , åñëè àëãîðèòì ìîæåòáûòü çàïóùåí ñïîíòàííî íåêîòîðûì ïðîèçâîëüíûìïîäìíîæåñòâîì ïðîöåññîâ.2. Òîïîëîãèÿ . Àëãîðèòì ìîæåò áûòü ñïðîåêòèðîâàí âðàñ÷åòå íà ñïåöèàëüíóþ òîïîëîãèþ, íàïîäîáèå êîëüöà,äåðåâà, êëèêè è ò.ï.3. Ïåðâîíà÷àëüíûå ñâåäåíèÿ . Êàæäûé ïðîöåññ ìîæåò çíàòüñâîå ñîáñòâåííîå óíèêàëüíîå èìÿ èëè èìåíà ñâîèõ ñîñåäåé;4. ×èñëî ðåøåíèé . Ðåøåíèå ïðèíèìàåò òîëüêî îäèí ïðîöåññèëè âñå ïðîöåññû.Îïðåäåëåíèå âîëíîâîãî àëãîðèòìàÏàðàìåòðû âîëíîâûõ àëãîðèòìîâ.1.

Öåíòðàëèçàöèÿ . Àëãîðèòì íàçûâàåòñÿ öåíòðàëèçîâàííûì ,åñëè ó êàæäîãî âû÷èñëåíèÿ åñòü â òî÷íîñòè îäèíèíèöèàòîð, è äåöåíòðàëèçîâàííûì , åñëè àëãîðèòì ìîæåòáûòü çàïóùåí ñïîíòàííî íåêîòîðûì ïðîèçâîëüíûìïîäìíîæåñòâîì ïðîöåññîâ.2. Òîïîëîãèÿ . Àëãîðèòì ìîæåò áûòü ñïðîåêòèðîâàí âðàñ÷åòå íà ñïåöèàëüíóþ òîïîëîãèþ, íàïîäîáèå êîëüöà,äåðåâà, êëèêè è ò.ï.3. Ïåðâîíà÷àëüíûå ñâåäåíèÿ . Êàæäûé ïðîöåññ ìîæåò çíàòüñâîå ñîáñòâåííîå óíèêàëüíîå èìÿ èëè èìåíà ñâîèõ ñîñåäåé;4. ×èñëî ðåøåíèé .